JP2809543B2 - 光導電型液晶ライトバルブ - Google Patents
光導電型液晶ライトバルブInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/135—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied
- G02F1/1354—Liquid crystal cells structurally associated with a photoconducting or a ferro-electric layer, the properties of which can be optically or electrically varied having a particular photoconducting structure or material
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光導電型液晶ライトバ
ルブに関する。
ルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に一般的な液晶ライトバルブの構成
を示す。光導電層１１、液晶層２、前記光導電層１１と
液晶層２を挟んで配置される透明電極３、透明電極３を
含む電圧印加手段４、光導電層１１と液晶層２の間に反
射層５と配向処理膜６が配置される。透明電圧の外側に
は基板７が配置される。
を示す。光導電層１１、液晶層２、前記光導電層１１と
液晶層２を挟んで配置される透明電極３、透明電極３を
含む電圧印加手段４、光導電層１１と液晶層２の間に反
射層５と配向処理膜６が配置される。透明電圧の外側に
は基板７が配置される。
【０００３】このデバイスの基本動作原理を、次に説明
する。ここでは、簡単にするため反射層の抵抗値は光導
電層、液晶層のそれに比べて、非常に小さいものと仮定
する。まず、外部電源より透明電極を通して光導電層、
液晶層に電圧Ｖ0 が印加される。液晶層、及び光導電層
それぞれにかかる電圧は、Ｖ0 を該二層の抵抗値に比例
するように配分された値であり、光が入射されていない
ときに液晶層にかかる電圧は、その液晶層が電気光学効
果を起こすしきい値電圧（Ｖｓｌ）よりも充分小さい値
である。つまり初期の状態では液晶層には電気光学効果
は生じていない事となる。この時のこのデバイスにおけ
る電荷の概略をエネルギー・バンド図を用いて図２に記
す。
する。ここでは、簡単にするため反射層の抵抗値は光導
電層、液晶層のそれに比べて、非常に小さいものと仮定
する。まず、外部電源より透明電極を通して光導電層、
液晶層に電圧Ｖ0 が印加される。液晶層、及び光導電層
それぞれにかかる電圧は、Ｖ0 を該二層の抵抗値に比例
するように配分された値であり、光が入射されていない
ときに液晶層にかかる電圧は、その液晶層が電気光学効
果を起こすしきい値電圧（Ｖｓｌ）よりも充分小さい値
である。つまり初期の状態では液晶層には電気光学効果
は生じていない事となる。この時のこのデバイスにおけ
る電荷の概略をエネルギー・バンド図を用いて図２に記
す。
【０００４】ここで、光導電層に光が照射される（光が
照射された領域をＰｃｌ、光が照射されていない領域を
Ｐｃｄとする）と、Ｐｃｌの光導電層の抵抗（Ｒｐ）は
大きく減少し液晶層の抵抗より非常に小さな値となり、
Ｖｓｌより大きなＶ0 のほとんどＰｃｌの液晶層に印加
される事となる。その結果、Ｐｃｌの液晶層に電気光学
効果が生ずる。これに対してＰｃｄの液晶層には初期の
電圧が印加されたままであり電気光学効果は生じない。
よって、ここに光パターン（光情報）が液晶層に書き込
まれた事となる。この時のこのデバイスにおける電荷の
概略を図３に記す。
照射された領域をＰｃｌ、光が照射されていない領域を
Ｐｃｄとする）と、Ｐｃｌの光導電層の抵抗（Ｒｐ）は
大きく減少し液晶層の抵抗より非常に小さな値となり、
Ｖｓｌより大きなＶ0 のほとんどＰｃｌの液晶層に印加
される事となる。その結果、Ｐｃｌの液晶層に電気光学
効果が生ずる。これに対してＰｃｄの液晶層には初期の
電圧が印加されたままであり電気光学効果は生じない。
よって、ここに光パターン（光情報）が液晶層に書き込
まれた事となる。この時のこのデバイスにおける電荷の
概略を図３に記す。
【０００５】又従来、光導電層として、水素又はハロゲ
ンを含むアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉと称す）を用
いる事が知られている（特開昭５８−３４４３５，特開
昭５８−３４４３６，特開昭５８−１９９３２７，特開
昭５９−８１６２７及び特開昭５９−１７０８２０
等）。これ以外では有機光導電層、アモルファスセレン
光導電層等を用いることが知られている。
ンを含むアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉと称す）を用
いる事が知られている（特開昭５８−３４４３５，特開
昭５８−３４４３６，特開昭５８−１９９３２７，特開
昭５９−８１６２７及び特開昭５９−１７０８２０
等）。これ以外では有機光導電層、アモルファスセレン
光導電層等を用いることが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図３にお
いて光が入射された領域のアモルファス・シリコン層の
反射層側に到達した光励起キャリアは少なくとも液晶が
電圧の変化に対応した応答を完成するまで、その領域に
止まっていなくてはならない。もし、横方向に流れてし
まい、Ｐｃｄ領域にまで広がってしまうと言うまでもな
く、Ｐｃｄ領域の液晶に印加される電圧がＶｃｌを越え
てしまい、解像度が劣化するばかりか、書き込み像と異
なる像を液晶に描いてしまい、像が乱れることとなる。
いて光が入射された領域のアモルファス・シリコン層の
反射層側に到達した光励起キャリアは少なくとも液晶が
電圧の変化に対応した応答を完成するまで、その領域に
止まっていなくてはならない。もし、横方向に流れてし
まい、Ｐｃｄ領域にまで広がってしまうと言うまでもな
く、Ｐｃｄ領域の液晶に印加される電圧がＶｃｌを越え
てしまい、解像度が劣化するばかりか、書き込み像と異
なる像を液晶に描いてしまい、像が乱れることとなる。
【０００７】また、従来ａ−Ｓｉ層等の光導電層の反射
層側、ないしは、その界面に特別の工夫を施し、到達し
たキャリアの横方向への流れを防止する事を述べたもの
はなかった。
層側、ないしは、その界面に特別の工夫を施し、到達し
たキャリアの横方向への流れを防止する事を述べたもの
はなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】かくして、本発明によ
れば、一対の電極の間に、少なくとも光導電層、反射層
及び液晶層をこの順で有する光導電型液晶のライトバル
ブにおいて、前記光導電層がアモルファスシリコン層か
らなり、光導電層にドーピングされる不純物の量が、光
導電層の面内方向では均一で、層厚方向では、光導電層
側の電極側から反射層側に向かって連続的に高濃度とな
ることを特徴とする光導電型液晶ライトバルブが提供さ
れる。
れば、一対の電極の間に、少なくとも光導電層、反射層
及び液晶層をこの順で有する光導電型液晶のライトバル
ブにおいて、前記光導電層がアモルファスシリコン層か
らなり、光導電層にドーピングされる不純物の量が、光
導電層の面内方向では均一で、層厚方向では、光導電層
側の電極側から反射層側に向かって連続的に高濃度とな
ることを特徴とする光導電型液晶ライトバルブが提供さ
れる。
【０００９】一対の電極としては例えばＩＴＯ膜等が挙
げられる。反射層としては屈折率の互いに大きく異なる
２種類の材料例えばＭｇＦ2 とＺｎＳあるいはＳｉとＳ
ｉＯ 2 等の組み合わせで、１層の膜厚を０．１〜０．０
５μｍ程度にして１０〜１５層積層して通常得ることが
できる。液晶層としては、例えばフェニルシクロヘキサ
ン系ネマティック液晶やエステル系の強誘電体液晶が挙
げられるが、これに限定されるものではない。又カイラ
ル材としてコレステリックノナノエイトを重量比率７〜
８％混合することも可能である。
げられる。反射層としては屈折率の互いに大きく異なる
２種類の材料例えばＭｇＦ2 とＺｎＳあるいはＳｉとＳ
ｉＯ 2 等の組み合わせで、１層の膜厚を０．１〜０．０
５μｍ程度にして１０〜１５層積層して通常得ることが
できる。液晶層としては、例えばフェニルシクロヘキサ
ン系ネマティック液晶やエステル系の強誘電体液晶が挙
げられるが、これに限定されるものではない。又カイラ
ル材としてコレステリックノナノエイトを重量比率７〜
８％混合することも可能である。
【００１０】次に光導電層は、ａ−Ｓｉに、不純物をド
ーピングすることによって得られる。ドーピング用の不
純物としては、Ｂ，Ａｌ等の周期表第３Ａ族に属する元
素、Ｐ，Ｎ，Ａｓ等の周期表第５Ａ族に属する元素、又
は炭素元素あるいは酸素元素等が挙げられる。積層方法
はプラズマＣＶＤ法（以下ＰＣＶＤ法）によって作成で
きる。
ーピングすることによって得られる。ドーピング用の不
純物としては、Ｂ，Ａｌ等の周期表第３Ａ族に属する元
素、Ｐ，Ｎ，Ａｓ等の周期表第５Ａ族に属する元素、又
は炭素元素あるいは酸素元素等が挙げられる。積層方法
はプラズマＣＶＤ法（以下ＰＣＶＤ法）によって作成で
きる。
【００１１】不純物のドーピング量は面内方向では均一
に、層厚方向では不均一であり、反射層側でより高濃度
になるように連続的にドーピングされる。ドーピング量
の調節は導入されるａ−Ｓｉの原料ガスに、混合される
不純物の原料ガスの供給量を変化させることによって行
なわれる。ドーピング量の増加率は例えば図４（ａ）〜
（ｅ）に示されているように増加させることが可能であ
る。
に、層厚方向では不均一であり、反射層側でより高濃度
になるように連続的にドーピングされる。ドーピング量
の調節は導入されるａ−Ｓｉの原料ガスに、混合される
不純物の原料ガスの供給量を変化させることによって行
なわれる。ドーピング量の増加率は例えば図４（ａ）〜
（ｅ）に示されているように増加させることが可能であ
る。
【００１２】
【作用】ａ−Ｓｉ光導電層に、Ｂ，Ａｌといった周期表
第３Ａ族に属する元素、Ｐ，Ｎ，Ａｓといった周期表第
５Ａ族に属する元素、又はＣ，Ｏの少なくとも一つの元
素をドーピングし、かつ、そのドーピング量がａ−Ｓｉ
光導電層の面内方向では均一であって、層厚方向では不
均一であり、反射層側でより高濃度となるように連続的
にドーピングする事によって、反射層側のアモルファス
シリコン層でのキャリアに対するトラップの密度を増加
し、反射層側にたどり着いた光励起キャリアをトラップ
させ、その結果としてキャリアの横流れを防ぎ、像の乱
れを防ぐ事が可能となる。また、そのドーピング量を反
射層に向かって徐々に連続的に増加させることによっ
て、光導電層のドーピングされた領域とそうでない領域
を分けて作成する場合と異なり、該層を連続して作成出
来、デバイス作成時間を短縮出来るばかりか、光導電層
のエネルギーバンドの不連続性をなくすことができ、光
導電層内でのキャリアの走行もスムーズに行われ、レス
ポンス、形成される像のコントラストに優れた液晶ライ
トバルブを作成することが可能となった。
第３Ａ族に属する元素、Ｐ，Ｎ，Ａｓといった周期表第
５Ａ族に属する元素、又はＣ，Ｏの少なくとも一つの元
素をドーピングし、かつ、そのドーピング量がａ−Ｓｉ
光導電層の面内方向では均一であって、層厚方向では不
均一であり、反射層側でより高濃度となるように連続的
にドーピングする事によって、反射層側のアモルファス
シリコン層でのキャリアに対するトラップの密度を増加
し、反射層側にたどり着いた光励起キャリアをトラップ
させ、その結果としてキャリアの横流れを防ぎ、像の乱
れを防ぐ事が可能となる。また、そのドーピング量を反
射層に向かって徐々に連続的に増加させることによっ
て、光導電層のドーピングされた領域とそうでない領域
を分けて作成する場合と異なり、該層を連続して作成出
来、デバイス作成時間を短縮出来るばかりか、光導電層
のエネルギーバンドの不連続性をなくすことができ、光
導電層内でのキャリアの走行もスムーズに行われ、レス
ポンス、形成される像のコントラストに優れた液晶ライ
トバルブを作成することが可能となった。
【００１３】尚、このトラップされた光キャリアは像消
去時に印加される、書き込み時とは逆方向の電界によっ
て中和されるため、書き込み像の残留といった問題の発
生は起こらない。
去時に印加される、書き込み時とは逆方向の電界によっ
て中和されるため、書き込み像の残留といった問題の発
生は起こらない。
【００１４】
実施例１ 図１に示される本発明の光導電型液晶ライトバルブを作
成する。図１において１は本発明における光導電層を示
している。まずガラス基板７（コーニグ７０５９）の上
に真空蒸着装置を用いてＩＴＯからなる透明電極３を蒸
着し、次いで上記基板をＰＣＶＤ装置内にセットし、表
１に示す条件でプラズマを励起し光導電層１としてａ−
Ｓｉ層を層厚４μｍで作成した。
成する。図１において１は本発明における光導電層を示
している。まずガラス基板７（コーニグ７０５９）の上
に真空蒸着装置を用いてＩＴＯからなる透明電極３を蒸
着し、次いで上記基板をＰＣＶＤ装置内にセットし、表
１に示す条件でプラズマを励起し光導電層１としてａ−
Ｓｉ層を層厚４μｍで作成した。
【００１５】
【表１】 ここでＢ2 Ｈ6 のドーピング量を０．４ｓｃｃｍから８
ｓｃｃｍへ増加させているのは、ａ−Ｓｉ光導電層の支
持体側から反射層に向かってドーピング量を連続的に増
加させている事を示している。この後、真空蒸着装置内
でエレクトロンビーム蒸着法によってＳｉ−ＳｉＯ2か
らなる層を１０〜１５層積層することによって層厚１．
３〜２．３μｍの反射層５を積層し、更にスピンコート
法によってポリイミド膜を形成しラビング処理によって
分子配向処理した垂直配向処理膜６を反射層５の上に膜
厚０．１μｍで作成した。
ｓｃｃｍへ増加させているのは、ａ−Ｓｉ光導電層の支
持体側から反射層に向かってドーピング量を連続的に増
加させている事を示している。この後、真空蒸着装置内
でエレクトロンビーム蒸着法によってＳｉ−ＳｉＯ2か
らなる層を１０〜１５層積層することによって層厚１．
３〜２．３μｍの反射層５を積層し、更にスピンコート
法によってポリイミド膜を形成しラビング処理によって
分子配向処理した垂直配向処理膜６を反射層５の上に膜
厚０．１μｍで作成した。
【００１６】これとは別に上記方法と同様にしてガラス
基板７の上に透明電極３（ＩＴＯ）、その上に配向膜６
を積層する。これら各層が積層された上記２枚のガラス
基板７を配向膜６が向き合うように７μｍの間隔をもた
せて組み立てる。最後にこの間隔にフェニルシクロヘキ
サン系ネマティック液晶にカイラル材としてコレステリ
ックノナノエイトを重量比率で７〜８％混合させ、層厚
７μｍで層厚に対して２０％程度のねじれピッチを有す
るように液晶層２を封入し、光導電層型液晶ライトバル
ブを作成した。
基板７の上に透明電極３（ＩＴＯ）、その上に配向膜６
を積層する。これら各層が積層された上記２枚のガラス
基板７を配向膜６が向き合うように７μｍの間隔をもた
せて組み立てる。最後にこの間隔にフェニルシクロヘキ
サン系ネマティック液晶にカイラル材としてコレステリ
ックノナノエイトを重量比率で７〜８％混合させ、層厚
７μｍで層厚に対して２０％程度のねじれピッチを有す
るように液晶層２を封入し、光導電層型液晶ライトバル
ブを作成した。
【００１７】このライトバルブへの像の書き込みは光導
電層に書き込み光８としてレーザー光（６８０ｎｍ）を
図１に示す様に光導電層側から照射させると同時に、２
枚のＩＴＯ間に１ＫＨｚ、６Ｖの電場を印加させること
によって行った。次に液晶側よりハロゲンランプによる
白色読み出し光９を当て、書き込んだ像の読み出しを行
ったところ、解像度の劣化、横流れがない鮮明な像を再
現させる事ができた。
電層に書き込み光８としてレーザー光（６８０ｎｍ）を
図１に示す様に光導電層側から照射させると同時に、２
枚のＩＴＯ間に１ＫＨｚ、６Ｖの電場を印加させること
によって行った。次に液晶側よりハロゲンランプによる
白色読み出し光９を当て、書き込んだ像の読み出しを行
ったところ、解像度の劣化、横流れがない鮮明な像を再
現させる事ができた。
【００１８】更に引き続いて透明電極３に１０Ｖの交流
電場を加えることによって書き込んだ像を消去すること
が可能であった。次に、この液晶ライトバルブにて、上
記の書き込み読み出し像消去の一連のプロセスを繰り返
して行ったところ、書き込み像の残留という現象は全く
見受けられず、書き込み時にトラップされたキャリアが
像消去時には、完全に中和されていることが確かめられ
た。
電場を加えることによって書き込んだ像を消去すること
が可能であった。次に、この液晶ライトバルブにて、上
記の書き込み読み出し像消去の一連のプロセスを繰り返
して行ったところ、書き込み像の残留という現象は全く
見受けられず、書き込み時にトラップされたキャリアが
像消去時には、完全に中和されていることが確かめられ
た。
【００１９】実施例２ 光導電層の層厚が４μｍであって、作成時のＣＨ4 流量
が０から８．０ｓｃｃｍ及びＨ2 中に濃度比０．３％で
希釈されているＢ2 Ｈ6 の流量が０．４から２５ｓｃｃ
ｍまで直線的に増加させ、Ｃ及びＢをドーピングしたこ
と以外には実施例１と同一条件でライトバルブを作成し
た。
が０から８．０ｓｃｃｍ及びＨ2 中に濃度比０．３％で
希釈されているＢ2 Ｈ6 の流量が０．４から２５ｓｃｃ
ｍまで直線的に増加させ、Ｃ及びＢをドーピングしたこ
と以外には実施例１と同一条件でライトバルブを作成し
た。
【００２０】このライトバルブを実施例１と同様にして
書き込み、読み出し、消去を行ったところ、実施例１と
同様、解像度の劣化、横流れがない鮮明な像を再現させ
る事ができた。また書き込み、読み出し、像消去の一連
のプロセスを繰り返して行っても残像という現象は全く
なかった。
書き込み、読み出し、消去を行ったところ、実施例１と
同様、解像度の劣化、横流れがない鮮明な像を再現させ
る事ができた。また書き込み、読み出し、像消去の一連
のプロセスを繰り返して行っても残像という現象は全く
なかった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の光導電型液晶ライトバルブによ
れば、キャリアの横流れを防ぎ、像の乱れを防ぐことが
可能となり、像のコントラストに優れた液晶ライトバル
ブを作成することが可能になった。また光導電層を連続
して作成できるので、デバイス作成時間を短縮できる。
れば、キャリアの横流れを防ぎ、像の乱れを防ぐことが
可能となり、像のコントラストに優れた液晶ライトバル
ブを作成することが可能になった。また光導電層を連続
して作成できるので、デバイス作成時間を短縮できる。
【図１】本発明及び従来の光導電型液晶ライトバルブの
要部を示す概略断面図である。
要部を示す概略断面図である。
【図２】光導電型液晶ライトバルブの基本動作を示す概
略図である。
略図である。
【図３】光導電型液晶ライトバルブの基本動作を示す概
略図である。
略図である。
【図４】本発明の光導電型液晶ライトバルブにおける、
光導電層への不純物のドーピング量の１例を示す図であ
る。
光導電層への不純物のドーピング量の１例を示す図であ
る。
１ 本発明の光導電層 ２ 液晶層 ３ 透明電極 ４ 電圧印加手段 ５ 反射層 ６ 配向処理膜 ７ 基板 ８ 書き込み光 ９ 読み出し光 １１ 従来の光導電層
Claims (2)
- 【請求項１】 一対の電極の間に、少なくとも光導電
層、反射層及び液晶層をこの順で有する光導電型液晶の
ライトバルブにおいて、前記光導電層がアモルファスシ
リコン層からなり、光導電層にドーピングされる不純物
の量が、光導電層の面内方向では均一で、層厚方向で
は、光導電層側の電極側から反射層側に向かって連続的
に高濃度となることを特徴とする光導電型液晶ライトバ
ルブ。 - 【請求項２】 不純物が周期表第３Ａ族又は第５Ａ族に
属する元素あるいは炭素元素又は酸素元素である請求項
１記載の光導電型液晶ライトバルブ。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP4051611A JP2809543B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 光導電型液晶ライトバルブ |
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| US08/028,368 US5446563A (en) | 1992-03-10 | 1993-03-09 | Photoconductor coupled liquid crystal light valve with impurity doping which varies in the thickness direction |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4051611A JP2809543B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 光導電型液晶ライトバルブ |
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|---|---|
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